【正文】 2．脆弱及半脆弱數(shù)字水印系統(tǒng)。 45db 高斯白噪聲干擾提取出的水印圖像 水印圖像 圖 加入 45db噪聲后提取出的水印圖像與原始水印圖像 Figure After joining 45db noise extracted watermark image watermark image with the original 由以上加入噪聲提取的情況來看，本文用小波包處理語音信息的抗噪聲性能較好，在 50db 信噪比下可以較為正確的提取出水印信號(hào)。 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 1 . 2 1 . 4 1 . 6 1 . 8 2x 1 0521012加水印語音圖像0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 1 . 2 1 . 4 1 . 6 1 . 8 2x 1 0521012原始語音圖像 圖 加水印的音頻波形及原始語音波形 Figure The audio watermarking waveform and original speech waveforms 對(duì) cf32 和 cfs32 每隔十個(gè)點(diǎn)進(jìn)行一次相減運(yùn)算，一直運(yùn)算 1200次。水印點(diǎn)全部加入后，將這兩個(gè)矩陣 a 和 b 合成為一個(gè)矩陣。我們選擇第三層的節(jié)點(diǎn) cfs32，將水印信號(hào)加入到小波包系數(shù)中，達(dá)到加密的目的。但基于同樣的原因，低頻分量的變化對(duì)人耳的聽覺影響比較大，所以在低頻分量嵌入水印的同時(shí)為了保證水印的不可感知性，應(yīng)注意調(diào)整嵌入水印的系數(shù)，充分結(jié)合魯棒性和不可感知性的特性，達(dá)到較好的水印嵌入效果。通過置亂處理的水印圖像，提高了水印信息的安全性，增強(qiáng)了水印的抗攻擊能力。小波包變換是一種等能量交換，不會(huì)產(chǎn)生能量的損耗，能量會(huì)在各基于小波包域的音頻水印算法研究 14 個(gè)子帶之間進(jìn)行遷移，稱為能量泄露，這種泄露主要發(fā)生在頻率的分割邊緣處，這樣使得信號(hào)的能量在不同頻帶之間進(jìn)行了疊加，這對(duì)音頻水印也是有利的。 小波包理論 在正交小波分解過程中，一般的方法是將低頻系數(shù)分成兩個(gè)部分，得到新的低頻系數(shù)分量和高頻系數(shù)分量，兩個(gè)連續(xù)的低頻系數(shù)之間損失的信息可以由高頻系數(shù)獲得，然后是將新的低頻系數(shù)分量繼續(xù)分解，而高頻系數(shù)保持不動(dòng)。小波分析克服了這一缺點(diǎn)，能較好地解決突變信號(hào)與非平穩(wěn)信號(hào)的問題，是空間 ( 時(shí)間 )和頻率的局部變換，更加有效地提取信號(hào)和分析局部信號(hào)。 與魯棒性攻擊 相反，表達(dá)攻擊并不移去水印，它不需要從算法的角度來實(shí)施攻擊，其目的僅僅是使水印檢測(cè)失效。對(duì)數(shù)字水印系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括水印的生成、水印的嵌入、水印檢測(cè)或提取三個(gè)部分。與空間域水印算法相比，變換域水印有以下幾點(diǎn)： 的魯棒性； 素上，有利于保證水印的隱藏性和魯棒性； ，視覺系統(tǒng)的一些特征可以更方便的結(jié)合到水印算法中去。 。數(shù)字水印研究中使用 MATLAB 具有以下優(yōu)點(diǎn)： 將計(jì)算、圖示和編程集成到一個(gè)交互式的環(huán)境中 ,計(jì)算結(jié)果和編程過程可視化。 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 在國(guó)內(nèi)，清華大學(xué)、北京大學(xué)、北京郵電大學(xué)、中科院自動(dòng)化所、浙江大學(xué)、國(guó)防科技大等 單位都有從事這一領(lǐng)域的學(xué)者。 D 代表水印檢測(cè)算法。本文所研究的數(shù)字音頻水印技術(shù)就是在數(shù)字音頻信號(hào)中嵌入水印。但是他給我們帶來方便的 同時(shí)也帶來了安全隱患，比如出現(xiàn)了敏感信息可以被輕易的竊取、篡改、非法復(fù)制和傳播，多媒體信息的版權(quán)得不到有效地保護(hù)等問題，使得大量數(shù)字多媒體作品的版權(quán)問題受到很大的威脅。 數(shù)字水印技術(shù)（ digital watermarking）是一種信息隱藏技術(shù)，它的基本思想就是在數(shù)字圖像、音頻和視頻等數(shù)字產(chǎn)品中嵌入秘密信息，以便保護(hù)數(shù)字產(chǎn)品的版權(quán)，證明產(chǎn)品的真實(shí)可靠性，跟蹤盜版行 為或者提供產(chǎn)品的附加信息。 一個(gè)數(shù)字水印一般包括三個(gè)基本方面：水印的生成、水印的嵌入和水印的提取。 數(shù)字水印的基本概念 提到數(shù)字水印，人們首先可能會(huì)想到人民幣中的水印。 水印處理系統(tǒng)的基本框架可以定義為六元體（ X,W,K,G,E,D），其中： 基于小波包域的音頻水印算法研究 4 X 代表所要保護(hù)的數(shù)字產(chǎn)品 X 的集合。 國(guó)外研究現(xiàn)狀 目前的數(shù)字水印研究中，對(duì)于音頻水印的研究相對(duì)較少，一方面因?yàn)橐纛l單位時(shí)間內(nèi)的采樣點(diǎn)較少，可嵌入水印信息就要少，另一方面由于人類聽覺系統(tǒng)（ humanauditory system,HAS）要比人類視覺系統(tǒng)（ human visual system,HVS ）更加靈敏，也使音頻水印的嵌入更加困難。 20xx 年，鈕心忻、楊義先提出了一種基于小波變換的數(shù)字水印隱藏與檢測(cè)方法，對(duì)噪聲干擾、重新采樣等攻擊有一定的魯棒性，不過該水印算法采用高斯分布隨機(jī)噪聲為水印信號(hào)，而且沒有實(shí)現(xiàn)水印的盲提取，實(shí)用性不高；次年，王秋生等對(duì)這一算法作了改進(jìn)，使用了 視覺可辨的二值圖像作為水印，選取改變離散余弦變換系數(shù)作為水印的嵌入方式，但提取水印時(shí)仍然需要原始音頻的參與，是一種明文水印算法； 20xx 年，高海英等提出了一種基于離散小波變換的音頻水印算法，選擇對(duì) DWT 域的低頻系數(shù)進(jìn)行量化，從而嵌入二值圖像水印，并且引入了同步信號(hào)的思想，對(duì)添加噪聲、有損壓縮和重新量化有不錯(cuò)的魯棒性，但對(duì)于重新采樣攻擊效果不理想。 、小波分析工具箱、數(shù)字信號(hào)處理工具箱 ,用來研究數(shù)字水印技術(shù)非常便捷。 青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 2 數(shù)字音頻水印技術(shù)基本理論 數(shù)字音頻水印的原理和研究方法 數(shù)字音頻水印技術(shù) ，通過利用人類聽覺器官的不敏感性，以及數(shù)字信號(hào)本身存在的冗余 (即數(shù)據(jù)特征冗余 )，將一定的水印信號(hào)嵌入到一個(gè)載體信號(hào)中，它從聽覺上與原始載體無差別，而且嵌入的水印信號(hào)不影響宿主信號(hào)的聽覺效果和使用價(jià)值。同時(shí)在提取的時(shí)候能夠根據(jù)密鑰和算法，準(zhǔn)確的提取出水印信號(hào)。 水印的嵌入： 設(shè)載體語音為 I，水印信號(hào)為 W，密鑰為 K，則水印嵌入可用公式描述， 式 （ 21） 中 F 表示水印嵌入策略 (算法 )。 合法性攻擊指攻擊者利用法律條款中一些漏洞和不健全以達(dá)到攻擊的目的。 小波包 小波包的概念 對(duì)于給定的正交尺度函數(shù)φ (t)及對(duì)應(yīng)的小波函數(shù)ψ (t)，有二尺度方程 )2()(2)( ntnht zn ?? ?? ?? （ ） )2()(2)( ntngt zn ?? ?? ?? () 其中式 ()中 ? ? znn ?)(h 和式 ()中 ? ? znn ?)(g 是多分辨分析中定義的濾波器。這些小波包可以用于對(duì)給定信號(hào)進(jìn)行多種分析和解釋。本章算法正是根據(jù)小波包分解理論所具有的優(yōu)點(diǎn)，提出一種基于小波包變換的水印算法。 圖 原始水印圖像 Figure The origina l w atermark image 水印嵌入過程 在數(shù)字水印技術(shù)中，水印嵌入位置是影響水印對(duì)攻擊和攻擊方位的分析判斷能力的重要因素?；谝陨显?,選擇低頻和中頻小波包系數(shù)作為嵌入對(duì)象。我們選擇節(jié)點(diǎn) [3,2]作為水印的嵌入點(diǎn)。下圖是原始語音信號(hào)波形圖，水印圖像以及加入此水印圖像的語音信號(hào)的波形圖。 青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 水印圖像 圖 未加噪聲提取出的水印圖像 Figure Without noise extracted watermark image 在加入水印的音頻中加入高斯白噪聲，使用函數(shù) awgn(x,SN R)，其中 SNR=50db。 本文主要研究了數(shù)字音頻水印的嵌入過程及詳細(xì)實(shí)現(xiàn)方法，將二維圖片經(jīng)過處理變成一位數(shù)字信號(hào)，并以一定算法加入到音頻信號(hào)中。 在目前的數(shù)字水印技術(shù)的研究中，對(duì)數(shù)字圖像水印的研究占據(jù)了絕大部分，而音頻水印的研究卻相對(duì)較少，在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間里，數(shù)字音頻信息安全必將成為一個(gè)重要的研究課題。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè) 人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我大學(xué)四年學(xué)習(xí)下來最好的檢驗(yàn)。 其次，我要感謝大學(xué)四年中所有的任課老師和輔導(dǎo)員在學(xué)習(xí)期間對(duì)我的嚴(yán)格要求，感謝他們對(duì)我學(xué)習(xí)上和生活上 的幫助，使我了解了許多專業(yè)知識(shí)和為人的道理，能夠在今后的生活道路上有繼續(xù)奮斗的力量。四年的風(fēng)風(fēng)雨雨，我們一同走過，充滿著關(guān)愛，給我留下了值得珍藏的最美好的記憶